發(fā)布時間：2017-08-04 23:15

  本文關(guān)鍵詞：高速飛行器頭罩湍流流場的氣動光學(xué)效應(yīng)分析

  更多相關(guān)文章： 氣動光學(xué) 湍流 計算流體力學(xué) 二方程模型 光學(xué)傳遞函數(shù) 斯特列爾比

【摘要】：在制導(dǎo)領(lǐng)域中,由于飛行器的飛行速度大幅度提升,隨之而來的高速流場會產(chǎn)生嚴(yán)重的氣動光學(xué)效應(yīng),導(dǎo)致目標(biāo)圖像偏移、模糊和抖動等現(xiàn)象,從而大大影響制導(dǎo)精度以及成像質(zhì)量。而高科技精確打擊武器對于目標(biāo)追蹤的精度要求越來越高,因此對于高速飛行器周圍湍流流場的運動機理研究以及對流場中光傳輸特性研究的需求越來越迫切。本文首先介紹了高速流場中氣動光學(xué)效應(yīng)的研究背景及意義,回顧了氣動光學(xué)效應(yīng)在理論及實驗?zāi)M上的研究發(fā)展歷程,并對前人的工作進行了相應(yīng)的總結(jié)。研究了高速以及超高音速流場的運動機理,分析了大渦模擬和雷諾平均兩種主要的流場數(shù)值模擬方法,采用k-ε以及k-ω計算模型基于混合算法推導(dǎo)出了剪切壓力傳輸模型,即k-ω修正二方程模型。采用ICEM建模軟件建立了三維導(dǎo)彈及機載凸臺模型,基于離散控制方程及定解條件的設(shè)置,使用Fluent求解器對不同速度下導(dǎo)彈和凸臺周圍的流場進行了數(shù)值模擬及結(jié)果分析�；诠鈧鬏斃碚撏茖�(dǎo)了幾種不同的氣動光學(xué)評價指標(biāo)的計算方法,并采用光線追跡及統(tǒng)計光學(xué)的研究方法對時間平均流場和湍流隨機脈動流場的氣動光學(xué)效應(yīng)進行了分析。采用Gladstone-Dale定律將流場數(shù)值模擬的結(jié)果轉(zhuǎn)化為光學(xué)參數(shù),基于Mathematica數(shù)值計算工具分析了光束沿不同角度穿過不同速度下的流場后產(chǎn)生的波面畸變和斯特列爾比,采用光學(xué)傳遞函數(shù)分析了高斯光束經(jīng)過2倍音速下凸臺光學(xué)窗口周圍混合流場時光斑的畸變情況,發(fā)現(xiàn)光斑的光強明顯削弱并伴隨微小偏移,并且光場不再滿足高斯分布。
【關(guān)鍵詞】：氣動光學(xué) 湍流 計算流體力學(xué) 二方程模型 光學(xué)傳遞函數(shù) 斯特列爾比
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：V219
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-17
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 氣動光學(xué)的研究進展10-14
• 1.2.1 氣動光學(xué)理論的研究進程10-12
• 1.2.2 實驗及數(shù)值模擬上的進展12-14
• 1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 論文主要研究內(nèi)容及論文組織架構(gòu)15-17
• 2 高速非均勻流場的機理研究17-28
• 2.1 流體運動基本理論17-20
• 2.2 非均勻流場的計算方法20-25
• 2.2.1 流場的大渦模擬方法20-22
• 2.2.2 流場的雷諾平均模擬方法以及k-ω SST修正模型22-25
• 2.3 高超音速流場特征25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 高速流場的數(shù)值計算及模擬28-40
• 3.1 流場方程的計算28-31
• 3.1.1 求解條件的設(shè)置28-30
• 3.1.2 求解方程的離散30-31
• 3.2 飛行器及凸臺周圍流場基于k-ω計算模型的模擬31-39
• 3.2.1 導(dǎo)彈ICEM建模及基于Fluent的周圍流場模擬33-36
• 3.2.2 機載凸臺的ICEM模型建立及周圍流場分析36-39
• 3.3 本章小結(jié)39-40
• 4 非均勻流場中的光傳輸特性研究40-55
• 4.1 光線追跡理論及方法41-44
• 4.1.1 光線傳輸理論及基本方程41-43
• 4.1.2 光程差及偏折角理論43-44
• 4.2 流場引起的光學(xué)畸變分析44-50
• 4.2.1 基于衍射理論的像差分析44-48
• 4.2.2 氣動光學(xué)的評價方法與評價指標(biāo)48-50
• 4.3 高速流場中的氣動光學(xué)計算分析50-54
• 4.3.1 平均流場的光傳輸計算51-53
• 4.3.2 湍流流場的光傳輸計算53-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 5 光傳輸特性的模擬及計算55-67
• 5.1 流場密度到折射率的轉(zhuǎn)換及計算55-56
• 5.2 光束的數(shù)學(xué)表達及衍射分析56-58
• 5.2.1 基模高斯光束的傳輸特性56-58
• 5.2.2 光波衍射的數(shù)值計算58
• 5.3 凸臺光學(xué)窗口周圍流場引起的光束畸變分析58-66
• 5.3.1 基于CFD網(wǎng)格的波面畸變計算59-62
• 5.3.2 基于斯特列爾比及光傳遞函數(shù)的光束質(zhì)量分析62-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 6 結(jié)論及展望67-69
• 6.1 本文總結(jié)67-68
• 6.2 對未來工作的展望68-69
• 致謝69-70
• 參考文獻70-75
• 附錄75

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 潘宏祿;程曉麗;馬漢東;;氣動光學(xué)效應(yīng)研究中非定常流場模擬與分析[J];飛航導(dǎo)彈;2012年07期

2 李建彬;嚴(yán)兵;孫紅勝;任小婉;孫廣尉;王加朋;張玉國;;用于氣動光學(xué)效應(yīng)半實物仿真的光學(xué)模擬器技術(shù)[J];紅外與激光工程;2013年S1期

3 郭永洪,沈忙作,陸祖康;氣動光學(xué)效應(yīng)的數(shù)值模擬與預(yù)測[J];光電工程;1998年S1期

4 李艷芳,韓志平,殷興良;氣動光學(xué)效應(yīng)校正中湍流流場控制方法[J];現(xiàn)代防御技術(shù);2005年01期

5 史可天;馬漢東;;可壓縮混合層氣動光學(xué)效應(yīng)研究[J];計算物理;2010年01期

6 殷興良;;現(xiàn)代光學(xué)新分支學(xué)科——氣動光學(xué)[J];中國工程科學(xué);2005年12期

7 趙剡,宗云花,張世軍,楊秋英;氣動光學(xué)效應(yīng)降晰函數(shù)辨識與圖像復(fù)原[J];兵工學(xué)報;2005年02期

8 閆溟;史可天;馬漢東;;針對氣動光學(xué)效應(yīng)的RANS計算方法研究[J];空氣動力學(xué)學(xué)報;2013年04期

9 費錦東;氣動光學(xué)效應(yīng)校正技術(shù)初步分析[J];紅外與激光工程;1999年05期

10 張亞萍;范志剛;劉金強;;紅外末制導(dǎo)中的氣動光學(xué)效應(yīng)分析[J];激光與紅外;2006年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 張怡;趙剡;許東;;總變分最小化算法在氣動光學(xué)效應(yīng)退化圖像復(fù)原中的應(yīng)用[A];2004全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、2005全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、廣西光學(xué)學(xué)會成立20周年年會論文集[C];2005年

2 張勵;劉超峰;田義;;氣動光學(xué)效應(yīng)仿真技術(shù)研究與展望[A];第十屆全國光電技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2012年

3 陳植;易仕和;周勇為;葛勇;田立豐;;超聲速層流后臺階氣動光學(xué)效應(yīng)試驗研究[A];第十五屆全國激波與激波管學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2012年

4 馬漢東;史可天;王鐵進;;高速剪切流動及其光學(xué)傳輸效應(yīng)研究[A];慶祝中國力學(xué)學(xué)會成立50周年暨中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會’2007論文摘要集（上）[C];2007年

5 孫家憲;趙剡;許東;;氣動光學(xué)效應(yīng)圖像復(fù)原振鈴效應(yīng)抑制自適應(yīng)算法的研究[A];2004全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、2005全國光學(xué)與光電子學(xué)學(xué)術(shù)研討會、廣西光學(xué)學(xué)會成立20周年年會論文集[C];2005年

6 謝文科;姜宗福;;基于相干結(jié)構(gòu)的氣動光學(xué)效應(yīng)低階近似校正[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（上）[C];2005年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 王麗;基于可變形鏡系統(tǒng)的氣動光學(xué)效應(yīng)模擬器研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

2 韓瑩;超音速光學(xué)頭罩氣動光學(xué)效應(yīng)仿真分析[D];北京理工大學(xué);2016年

3 朱正天;高速飛行器頭罩湍流流場的氣動光學(xué)效應(yīng)分析[D];南京理工大學(xué);2016年

4 楊歡;氣動光學(xué)效應(yīng)對紅外成像影響的仿真分析[D];上海交通大學(xué);2009年

5 吳凡;氣動光學(xué)效應(yīng)對激光雷達測距精度的影響及修正[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

，

本文編號：622196